المؤازرة تهتز وليست في مكانها؟ استخدم خوارزمية التحكم PID لجعل جهاز التوجيه يتحرك بسلاسة ودقة

هل تشعر دائما مثلمضاعفاتهو "الوخز" عندما تلعب به؟ إما أنها تهتز دون توقف، أو أنها لا تستطيع الدوران في مكانها، وسوف "تضرب" تحت قوة طفيفة. لا تقلق، ربما يرجع السبب في ذلك إلى أن جهاز التوجيه الخاص بك يفتقر إلى "العقل" الذكي لتوجيهه. سنتحدث اليوم عن كيفية استخدام مفتاح PID لفتح باب التحكم الدقيق في الجهازمضاعفاتوجعل حركاته سلسة ومطيعة.

لماذا يعصي جهاز التوجيه دائمًا؟

يمكنك تثبيت بسعادةمضاعفاتعلى ذراع الروبوت، ولكن عند تشغيل الطاقة، يحدث خطأ ما. إما أن يندفع أو يتأرجح ببطء لكنه لا يستطيع الوصول إلى الموضع. حتى لو لمسته بيدك بخفة، فسوف يستمر في الارتعاش. هذه في الواقع مشكلة تحكم نموذجية. جهاز التوجيه نفسه يعرف فقط "الاستدارة إلى زاوية معينة"، لكنه لا يعرف مقدار المقاومة التي يواجهها أثناء الدوران، ولا يعرف ما إذا كانت السرعة يجب أن تكون سريعة أم بطيئة. هذا يشبه السائق المبتدئ الذي يضغط فقط على دواسة الوقود والفرامل، وسوف تندفع السيارة بشكل طبيعي. ما نحتاج إليه هو سائق ذكي يمكنه ضبط "دواسة الوقود" و"الفرامل" في الوقت الفعلي بناءً على الوضع الفعلي، ويعتبر PID هو المرشح الأكثر ملاءمة.

باعتباره مفتاح التعديل في الوقت الفعلي وفقًا للظروف الفعلية، يلعب PID دورًا مهمًا في حل مشكلات التحكم في جهاز التوجيه. ويمكنه استشعار الظروف المختلفة التي تتم مواجهتها بدقة عند تشغيل جهاز التوجيه، تمامًا مثل السائق المتمرس الذي يتعامل بهدوء مع ظروف الطريق المعقدة. عندما يواجه جهاز التوجيه مقاومة كبيرة، سوف يقوم PID بضبط الخرج بشكل معقول لتجنب التجاوز أو الاهتزاز في مكانه، تمامًا مثل التحكم في سرعة السيارة بمهارة. يمكنه ضبط "الخانق" و"الفرامل" ديناميكيًا بناءً على ردود الفعل في الوقت الفعلي، مما يجعل جهاز التوجيه يعمل بسلاسة ودقة أكبر، تمامًا مثل السائق الممتاز الذي يقود السيارة على طريق سلس وسلس.

ما هو التحكم PID المؤازر

ببساطة، يعد PID "برنامجًا رئيسيًا لتصحيح الأخطاء" يساعدك على إنجاز الأمور بسرعة وثبات. P (النسبة) تنظر إلى مدى انحراف التيار، وإذا كان بعيدًا جدًا، اسحبه للخلف بقوة؛ أنا (نقطة) مسؤول عن تصفية الحسابات القديمة، وتراكم الانحرافات الصغيرة التي كانت موجودة دائمًا وإزالتها ببطء؛ D (التفاضلي) يشبه النبي، حيث يتنبأ بأن الزخم ليس صحيحًا ويطبق المكابح مسبقًا لمنع المبالغة في ذلك. من خلال الجمع بين هذه الثلاثة، لن يكون جهاز التوجيه الخاص بك شابًا مذهولًا بعد الآن، بل سيدًا يعرف كيفية "التركيز على الأهداف ومراجعة الماضي والتطلع إلى المستقبل"، وستكون تحركاته طبيعية ودقيقة وسلسة.

ما هي عيوب جهاز التوجيه PID؟

عندما تبدأ في ضبط المعلمات لأول مرة، فمن السهل الوقوع في الفخ. الشيء الأكثر شيوعًا هو أنه إذا كان مفتاح P كبيرًا جدًا، فسيكون المؤازرة مثل مرض باركنسون، حيث يهتز بترددات عالية، ويكون صاخبًا وساخنًا. أو أن يكون P صغيرًا جدًا، ويكون مثل الكسلان والعرج والضعيف، ولا يمكنه الوصول إلى الوضع المحدد على الإطلاق. سيتجاهل بعض الأشخاص دور D، مما يتسبب في أن يتأرجح المؤازرة دائمًا "" (تجاوز الحد الأقصى)، ويتأرجح ذهابًا وإيابًا عدة مرات قبل أن يتمكن من التوقف. ️ تذكر أن ضبط المعلمات يشبه ضخ إطارات الدراجة. إذا كان قليلًا جدًا، فلن تتمكن من الركوب، وإذا كان كثيرًا، فسوف ينفجر الإطار. عليك أن تحاول شيئًا فشيئًا العثور على نقطة التوازن المثالية.

كيفية ضبط معلمات PID المؤازرة

لا داعي للذعر، فهناك إجراءات روتينية لضبط المعلمات. احتفظ أولاً بالعنصر P فقط، وقم بزيادته ببطء من الصغير إلى الكبير حتى يبدأ المؤازرة في الاهتزاز قليلاً. قم بتدوين قيمة P في هذا الوقت، ثم قم بتخفيضها إلى النصف كقيمة P الأساسية. ثم قم بإضافة العنصر D، الذي يمكنه منع الارتعاش بشكل فعال. قم بإضافته حتى يشعر جهاز الدفع اليدوي بمقاومة واضحة ولكن لا يتعطل، ويختفي الارتعاش. أخيرًا، إذا وجدت أن المؤازرة تحتوي دائمًا على خطأ ثابت صغير (على سبيل المثال، الفرق الإجمالي أقل من درجة واحدة)، أضف القليل من المصطلح I لأكله. ️كن صبورًا في العملية برمتها، اضبطها مرة واحدة، راقبها مرة واحدة، لا تفكر في أن تصبح سمينًا في قضمة واحدة.

ما هي بعض مكتبات PID المفيدة لمعدات التوجيه؟

من المزعج حقًا كتابة خوارزمية PID من البداية. ولحسن الحظ، هناك العديد من "العجلات" الجاهزة للاستخدام. إذا كنت تستخدمه لتنفيذ العمليات ذات الصلة، فإن الأكثر كلاسيكية هو "PID". لديها وظائف قوية ووثائق غنية. يمكنك الاتصال به مباشرة، وهو أمر مريح للغاية.

إذا كنت تلعب بـ ESP32، يمكنك العثور على مكتبة PID متكيفة مع نواة ESP32، أو اختيار مكتبة FOC، التي تتمتع بدعم جيد للتحكم في المحركات (بما في ذلك الماكينات). يمكن لمستخدمي STM32 استخدام وظيفة PID مباشرة في مكتبة CMSIS-DSP، وهي فعالة وخالية من المشاكل. اختيار واحد يناسب احتياجاتك سيوفر عليك الكثير من الانعطافات.

كيفية كتابة رمز التحكم PID لمعدات التوجيه

إن كتابة التعليمات البرمجية هي في الواقع ترجمة الأفكار المذكورة أعلاه بدقة إلى وحدة التحكم الدقيقة لفهمها. يتضمن جوهرها بشكل أساسي ثلاث خطوات: أولاً، قم بتعيين القيمة المستهدفة، على سبيل المثال، ضبطها على 90 درجة؛ ثانيا، قراءة القيمة الحالية، والتي يتم تنفيذها من خلال ردود الفعل الجهد؛ ثالثًا، اتصل بوظيفة حساب PID للحصول على قيمة الإخراج، وهي دورة عمل PWM، ثم دع المؤازرة تعمل وفقًا لهذه التعليمات الجديدة. عادة ما يكون إطار التعليمات البرمجية كما يلي: تهيئة PID والمؤازرة في وظيفة الإعداد، وتنفيذ سلسلة من الإجراءات بشكل مستمر "قراءة->حساب->تطبيق" في وظيفة الحلقة، وبالتالي تشكيل حلقة مغلقة. ️ تأكد من تذكر ضبط وقت أخذ العينات، بحيث لا يمكن حساب PID بشكل متكرر جدًا أو ببطء شديد. بشكل عام، وقت أخذ العينات حوالي 10 مللي ثانية هو الأكثر ملاءمة.

في عملية الترميز الفعلية، كل خطوة حاسمة. بالنسبة لخطوة تحديد القيمة المستهدفة، من الضروري تحديد الزاوية المطلوبة والمعلمات الأخرى بدقة وفقًا لسيناريو التطبيق المحدد. عند قراءة القيمة الحالية، ستؤثر دقة التغذية الراجعة لمقياس الجهد أيضًا على دقة الحسابات اللاحقة. عند استدعاء وظيفة حساب PID، من الضروري التأكد من تعيين معلماتها بشكل مناسب للحصول على قيم إخراج دقيقة. عند بناء إطار عمل التعليمات البرمجية، يجب تنفيذ العمليات في وظائف الإعداد والحلقة بدقة وفقًا للمواصفات لضمان إمكانية تشغيل نظام الحلقة المغلقة بالكامل بثبات وكفاءة. ️ يرتبط تحديد وقت أخذ العينات ارتباطًا مباشرًا بأداء النظام. يمكن أن يؤدي وقت أخذ العينات المناسب إلى تجنب الاستهلاك المفرط للموارد مع ضمان دقة الحساب، بحيث يمكن للمؤازرة أن تعمل بدقة وفقًا للتعليمات.

ما مدى فعالية استخدام PID؟

قبل استخدام PID، قد يبدو السيرفو الخاص بك وكأنه سكير متهور؛ بعد استخدام PID، يتحول على الفور إلى راقصة أنيقة. على سبيل المثال، إذا قمت بإنشاء محور ذو درجتين من الحرية ولم تستخدم PID، فقد تهتز صورة الكاميرا كثيرًا بحيث لا يمكنك العثور على اتجاه الشمال إذا قمت بتحريكها ولو قليلاً. بعد استخدام PID المعدل، يمكن للمحور المحوري قفل الهدف بثبات. بغض النظر عن كيفية هز لوحة القاعدة، ستواجه الكاميرا دائمًا الاتجاه الذي يجب أن تنظر إليه. إن الشعور الدقيق بالضرب في المكان الذي تشير إليه دون التحرك سيجعلك تشعر أن كل تعديلات معلمات حرق الدماغ التي قمت بها من قبل كانت تستحق العناء.

بعد قراءة هذا، هل أنت متحمس لتجربته؟ ما هي المشكلة الأكثر إزعاجًا التي تواجهها عند ضبط PID لجهاز التوجيه؟ مرحبًا بك في ترك تعليق في منطقة التعليق، وإعجاب به ومشاركته مع المزيد من الأصدقاء الذين تعرضوا للتعذيب بواسطة المؤازرة!